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DE2420558C2 - Process for the manufacture of conductors for optical signals - Google Patents

Process for the manufacture of conductors for optical signals

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Publication number
DE2420558C2
DE2420558C2 DE19742420558 DE2420558A DE2420558C2 DE 2420558 C2 DE2420558 C2 DE 2420558C2 DE 19742420558 DE19742420558 DE 19742420558 DE 2420558 A DE2420558 A DE 2420558A DE 2420558 C2 DE2420558 C2 DE 2420558C2
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Germany
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glass
pores
porous
porous preform
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DE19742420558
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German (de)
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DE2420558A1 (en
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Theodore Aaron Silver Spring Litovitz, Md.
Pedro Manoel Buarque De Bethesda Macedo, Md.
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Original Assignee
Individual
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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Leitern für optische Signale.The invention relates to a method for producing conductors for optical signals.

Aus der DE-OS 19 632 ist ein Herstellungsverfahren für Lichtleiterfasern bekannt, bei dem aus wärmebehandeltem Glas der ZusammensetzungFrom DE-OS 19 632 a manufacturing method for optical fibers is known in which from heat-treated Jar of composition

RxO · B2O3 · QO2,R x O · B 2 O 3 · QO 2 ,

worin R1O ein Alkali-, Erdalkali- oder Schwermetalloxid, χ die Zahl 1 oder 2 und QO2 Silicium- oder Germaniumoxid bedeuten, ein Vorformling gezogen wird, der einer Wärmebehandlung zur Phasentrennung unterworfen und danach mit einer sauren wäßrigen Lösung behandelt wird, bis die B2O3 · R2O-Phase aus der Oberflächenschicht des Vorformlings herausgelöst ist. Im Kern der Glasfaser bleibt auf diese Weise die B2O3 · R2O-Phase erhalten, so daß die Dicke der Oberflächenschicht zwischen 20 und 50%, bezogen auf den ursprünglichen Radius, beträgt. Nur in dieser Oberflächenschicht können demnach Poren entstehen, und die im Faserkern noch enthaltene SiO2-arme Phase mit den darin angereicherten Verunreinigungen kann aus dem Vorformling nicht abgetrennt werden. Diese Verunreinigungen beeinträchtigen jedoch die optischen Eigenschaften von Leitern für optische Signale, die aus solchen Vorformlingen hergestellt werden.wherein R 1 O is an alkali, alkaline earth or heavy metal oxide, χ denotes the number 1 or 2 and QO 2 denotes silicon or germanium oxide, a preform is drawn which is subjected to a heat treatment for phase separation and then treated with an acidic aqueous solution until the B 2 O 3 · R 2 O phase has dissolved out of the surface layer of the preform. In this way, the B 2 O 3 · R 2 O phase is retained in the core of the glass fiber, so that the thickness of the surface layer is between 20 and 50%, based on the original radius. Accordingly, pores can only arise in this surface layer, and the low-SiO 2 phase still contained in the fiber core with the impurities accumulated therein cannot be separated from the preform. However, these impurities affect the optical properties of optical signal guides made from such preforms.

Auch in der US-PS 21 06 744 wird ein behandeltes Borsilicatglas beschrieben, das aus einer Ausgangsmischung von 75% SiO2, 5% Na2O und 20% B2O3 geschmolzen und dem Gebrauchszweck entsprechend geformt wird. Danach werden die Formteile bis zur Phasentrennung des Glases erwärmt. Die Formteile werden anschließend mit wäßrigen Säurelösungen behandelt, bis die leichter lösliche silicatarme Phase komplett oder zum Teil aus dem Formteil herausgelöst ist. Es hinterbleibl das Formteil als poröses Skelett der silicatreichen Phase, dasUS Pat. No. 21 06 744 also describes a treated borosilicate glass which is melted from a starting mixture of 75% SiO 2 , 5% Na 2 O and 20% B 2 O 3 and shaped according to the intended use. The molded parts are then heated until the glass phase separates. The molded parts are then treated with aqueous acid solutions until the more easily soluble low-silicate phase is completely or partially dissolved out of the molded part. What remains is the molded part as a porous skeleton of the silicate-rich phase

einer sinternden Wärmebehandlung unterworfen werden kann, um die Poren zu schließen. Andererseits kann dieses poröse Formteil für technische Zwecke beispielsweise als semipermeable Membran oder als Katalysatorträger eingesetzt werden.can be subjected to a sintering heat treatment to close the pores. On the other hand, can this porous molded part for technical purposes, for example as a semipermeable membrane or as a catalyst carrier can be used.

Es ist jedoch bekannt, daß das am besten geeignete Übertragungsmittel für optische Signale Glasfasern sind. In einem solchen optischen Leiter ist der Lichtstrahl eingeschlossen und wird durch eine feste Glasfaser von zylindrischem Querschnitt geführt, wobei eine Mehrzahl von Glasfasern zu einem Bündel zusammengefaßt und durch einen Mantel geschützt sind, so daß der Leiter wie eia Kabel gehandhabt werden kann. Die einzelnen Fasern bestehen gewöhnlich aus einer inneren Glasader, die mit einem Oberzug versehen ist, der einen geringeren Brechungsindex als die Glasader hat, so daß der an dem einen Ende des Faserbündels eintretende Lichtstrahl in die Glasader eingeschlossen ist und darin durch die innere Totalreflexion fortgeführt wird. Der Durchmesser solcher Glasadern liegt etwa zwischen 1 und 100 um und das typische Verhältnis des Oberzugsdurchmessers liegt in der Größenordnung von 1,1 zu 1.It is known, however, that the most suitable means of transmission for optical signals is optical fiber. In such an optical guide the light beam is confined and is transmitted through a solid glass fiber of cylindrical cross-section, with a plurality of glass fibers combined into a bundle and are protected by a sheath so that the conductor can be handled like a cable. The single ones Fibers usually consist of an inner glass vein, which is provided with an upper pull, which is a smaller one Has refractive index than the glass vein, so that the light beam entering at one end of the fiber bundle is enclosed in the glass vein and is continued therein by total internal reflection. The diameter such glass veins is approximately between 1 and 100 µm and the typical ratio of the upper draw diameter is on the order of 1.1 to 1.

Eine andere Art von Glasfasern zur Leitung optischer Wellen sind sogenannte selbstfokussierende Fasern mit einem radial parabolisch verlaufenden Brechungsindex, der bewirkt, daß der Lichtstrahl entlang der Faser ständig fokussiert wird. Den gewünschten Verlauf des Brechungsindex versucht man durch eine Ionenaustauschtechnik zu erreichen, indem beispielsweise Thalliumionen in der Nähe der Oberfläche der Glasfaser durch Natrium- oder Kaliumionen ersetzt werden. Bei dieser Art von Leitern ist es sehr schwierig, die gewünschte lonenverSeilung zu erreichen, und es sind lange Zeiten für den Ionenaustausch erforderlich.Another type of glass fiber for guiding optical waves are so-called self-focusing fibers a radially parabolic index of refraction that causes the light beam to travel along the fiber is constantly focused. The desired course of the refractive index is attempted using an ion exchange technique to achieve by, for example, thallium ions near the surface of the glass fiber Sodium or potassium ions are replaced. With this type of ladder it is very difficult to find the one you want To achieve ion distribution, and long times are required for ion exchange.

Die bevorzugten Bestandteile der Gläser für optische Fasern sind im allgemeinen Silicate. Die Rohmaterialien, aus denen die Glasbestandteile erhalten werden, können von verschiedener Art wie Oxide oder Carbonate, müssen aber von hoher Reinheit sein. Insbesondere müssen Übergangsmetalle, wie Ferroionen, Nickel oder Chrom, weitgehend ausgeschlossen sein; sie dürfen vorzugsweise nur in einer Menge von weniger als 2 ppb vorliegen.The preferred constituents of the glasses for optical fibers are generally silicates. The raw materials from which the glass components are obtained can be of various types such as oxides or carbonates, but must be of high purity. In particular, transition metals such as ferrous ions, nickel or Chromium, to be largely excluded; they must preferably only be used in an amount of less than 2 ppb are present.

Zur Herstellung der Fasern werden Fasern aus einer Schmelze gezogen. Dies geschieht entweder nach dem Standard-Doppeltiegel-Verfahren oder mittels Vortormen, die aus Röhren oder Stäben geeigneter Größe hergestellt sind (Amer. Cerm. Soc. BuIU Bd. 49 (1970), S. 969-973).To produce the fibers, fibers are drawn from a melt. This happens either after the Standard double crucible process or by means of preforms made from tubes or rods of suitable size (Amer. Cerm. Soc. BuIU Vol. 49 (1970), pp. 969-973).

Bei der Herstellung von selbstfokussierenden Fasern kann die gezogene Faser für den Ionenaustausch direkt durch ein geschmolzenes Salzbad geführt werden.In the production of self-focusing fibers, the drawn fiber can be used for ion exchange directly be passed through a molten salt bath.

Bei der Herstellung von optisch leitenden Glasfasern zur Verwendung als Übertragungsmittel in Nachrichtensystemen über große Entfernungen ist man bestrebt, Silicatfasem mit geringem Signalverlust durch ein relativ preiswertes, wirtschaftliches Produktionsverfahren herzustellen. Eines der Probleme ist dabei die Verringerung des Verlustes durch äußere Absorption, d. h. Absorption durch die Gegenwart molekularer oder ionischer Verunreinigungen, insbesondere durch Fe++ und anderer Übergangselemente. Herstellungsverfahren, die dieses Problem zu lösen versuchen, sind teuer und kompliziert durch das Bemühen, die Eisenverunreinigungen aus den Silicatgläsern fernzuhalten oder abzutrennen. Das Eisen gelangt sowohl über die Rohmaterialien als auch während des Schmelzprozesses in das Glas. Ein Beispiel dafür ist die Dampfabscheidungstechnik (US-PS 37 11 262).In the production of optically conductive glass fibers for use as a transmission medium in communication systems over long distances, efforts are made to produce silicate fibers with little signal loss by means of a relatively inexpensive, economical production process. One of the problems is reducing the loss through external absorption, that is, absorption through the presence of molecular or ionic impurities, particularly Fe ++ and other transition elements. Manufacturing processes that attempt to solve this problem are expensive and complicated by the effort to keep or separate the iron contaminants from the silicate glasses. The iron gets into the glass both via the raw materials and during the melting process. An example of this is the vapor deposition technique (US-PS 37 11 262).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung solcher Leiter für optische Signale anzugeben, die frei von mit den Ausgangsmaterialien in das Glas eingebrachten und die Übertragung der Signale beeinträchtigenden Verunreinigungen sind, wobei diese Leiter auch selbstfokussierend sein können und nur einen geringen Verlust durch äußere Absorption zeigen.The invention is based on the object of a method for producing such conductors for optical signals indicate the free of the starting materials introduced into the glass and the transmission of the signals interfering impurities, these conductors can and only be self-focusing show little loss by external absorption.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung von Leitern für optische Signale, bestehend aus einem Kern mit einer Überzugsschicht, deren Brechungsindex kleiner ist als der des Kerns, durch Ziehen eines Vorformlings aus der Schmelze eines Glases des pseudoternären SystemsThis object is achieved according to the invention by a method for producing conductors for optical Signals consisting of a core with a coating layer whose refractive index is smaller than that of the Core, by drawing a preform from the melt of a glass of the pseudo-ternary system

45 R*O · B2O3 ■ QO2, 45 R * O · B 2 O 3 ■ QO 2 ,

worin R,O ein Alkali-, Erdalkali- und/oder Schwermetalloxid, χ die Zahl 1 oder 2 und QO2 Silicium- oder Germaniumoxid bedeuten, das im geschmolzenen Zustand eine Mischungslücke hat, worauf der Vorformling bei einer Temperatur von 500 bis 600°C getempert wird, bis sich zwei Phasen mit MikroStruktur gebildet haben, worauf dieser Vorformling mit einer sauren, wäßrigen Lösung zum selektiven Herauslösen der SiO2-ärmeren Phase behandelt, anschließend gewaschen, getrocknet, zum Schließen der Poren erhitzt und schließlich zur Faser ausgezogen wird, das dadurch gekennzeichnet ist, daß der durch Herauslösen der SiO2-ärmeren Phase poröse Vorformling einer Behandlung unterworfen und, um die Oxidationsstufe wenigstens einer der darin enthaltenen Übergangsmetall-Verunreinigungen zu ändern, worauf in die Poren Füllmassen eingebracht werden, bevor der poröse Vorformling nach dem Trocknen auf Temperaturen von 700 bis 9500C erhitzt wird, bis sich die Poren geschlossen haben.where R, O is an alkali, alkaline earth and / or heavy metal oxide, χ the number 1 or 2 and QO 2 is silicon or germanium oxide which has a miscibility gap in the molten state, whereupon the preform is at a temperature of 500 to 600 ° C is tempered until two phases with microstructure have formed, whereupon this preform is treated with an acidic, aqueous solution to selectively dissolve the SiO 2- poorer phase, then washed, dried, heated to close the pores and finally drawn to the fiber, which characterized in that the preform, which is porous due to the leaching out of the SiO 2- poorer phase, is subjected to a treatment and, in order to change the oxidation state of at least one of the transition metal impurities contained therein, whereupon filling compounds are introduced into the pores before the porous preform is dried is heated to temperatures of 700 to 950 0 C until the pores have closed.

Bevorzugte Ausführungsformen dieses Verfahrens sind in den Ansprüchen 2 bis 11 angegeben.Preferred embodiments of this method are given in claims 2-11.

Ein Verfahren zur Phasentrennung und Lösung ist eingehend beschrieben in der US-PS 22 21 709. Dieses Verfahren wird seit vielen Jahren zur Herstellung eines Glases angewandt, das für chemische Zwecke geeignet ist. Nach diesem Verfahren läßt sich ein Kern herstellen, der für viele Anwendungen geeignet ist. Der Kern muß mit einem Überzugsmaterial ummantelt werden, das einen geringeren Brechungsindex hat. Da der Brechungsindex des Kerns ziemlich niedrig ist, bleibt das Überzugsmaterial auf Kunststoffe und anorganische Gläser mit geringerem Brechungsindex beschränkt. Dieses Verfahren ergibt ein Glas mit einem erheblichen Wassergehalt. Deshalb ist das Endprodukt teilweise entmischt, was zu Streuverlusten und einer extrem hohen Absorption (aufgrund der OH-Schwingungen) bei 0,95 μΐη (in der Größenordnung von 2500 dB/km) führt. Zusätzlich werden nach dem Verfahren auch nicht alle Übergangselemente entfernt oder oxidiert; dadurch ergeben sich Absorp- IA process for phase separation and solution is described in detail in US Pat. No. 2,221,709. This Process has been used for many years to produce a glass that is suitable for chemical purposes is. This process can be used to make a core that is suitable for many uses. The core must be coated with a coating material that has a lower refractive index. Because the refractive index of the core is quite low, the coating material remains on plastics and inorganic glasses with it limited refractive index. This process results in a glass with a significant water content. The end product is therefore partially separated, which leads to scattering losses and extremely high absorption (due to the OH vibrations) at 0.95 μΐη (of the order of 2500 dB / km). Additionally be not all transition elements are removed or oxidized after the process; this results in Absorp- I

tionswerte über 400 dB/km für 0,59 um und 2000 dB/km für 1,05 μπι. |tion values over 400 dB / km for 0.59 μm and 2000 dB / km for 1.05 μm. |

Durch Verwendung von Ausgangsmaterialien mit höherer Reinheit, als sie in dem üblichen Verfahren verwendet werden, und durch Abtrennen des Wassers können diese Verluste stark verringert werden. Durch gewisse Abwandlungen des Verfahrens können Gläser gewonnen werden, bei denen die Absorptions- und Streuverluste so weit reduziert sind, daß die Gläser mit reiner Kieselsäure vergleichbar werden. Sie sind daher für alle Zwecke geeignet Zusätzlich kann der Brechungsindex des Glases durch Veränderung der Zusammensetzung der Ausgangsmaterialien, wie einen Austausch von Germaniumdioxid gegen Siliciumdioxid, über weite Bereiche eingestellt werden.By using raw materials of higher purity than those used in the usual process and by separating the water these losses can be greatly reduced. By certain Modifications to the process can be used to produce glasses that reduce absorption and scattering losses are reduced to such an extent that the glasses can be compared to pure silica. They are therefore for all purposes suitable In addition, the refractive index of the glass can be changed by changing the composition of the starting materials, such as an exchange of germanium dioxide for silicon dioxide, set over wide ranges will.

Diese Möglichkeit, den Brechungsindex einzustellen, ergibt eine große Anpassungsfähigkeit an optischeThis possibility of adjusting the refractive index results in a great adaptability to optical

Anforderungen. So kann beispielsweise das nach dem Verfahren der Erfindung hergestellte Glas für die AderRequirements. For example, the glass produced by the method of the invention can be used for the vein

oder den Oberzug der Glasfaser oder für beide verwendet werden. Dabei ergeben sich Einfallswinkel, die bedeutend größer sind als bei bekannten optischen Fasern, die nach Verfahren mit chemischer Abtrennung hergestellt werden.or the cover of the fiberglass, or both. This results in angles of incidence that are significantly larger than known optical fibers made by chemical separation processes getting produced.

Ein wichtiger Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist die Verfahrensstufe des unverdichteten porösen Glases. Der poröse Zustand des Glases ist in verschiedener Weise vorteilhaft:An important aspect of the present invention is the uncompacted porous process step Glass. The porous state of the glass is advantageous in several ways:

1. Wegen der großen Oberfläche im Verhältnis zum Volumen kann die Oxidation-Reduktion der restlichen Übergangselemente mit gutem Wirkungsgrad durchgeführt werden;1. Because of the large surface area in relation to the volume, the oxidation-reduction of the remaining Transition elements are carried out with good efficiency;

2. Aus dem gleichen Grund kann das chemisch an das Glas gebundene restliche Wasser entfernt werden.2. For the same reason, the remaining water chemically bound to the glass can be removed.

3. Oberzugsmassen können zur Einstellung des Brechungsindex und anderer physikalischer Eigenschaften in die Poren eingegeben werden.3. Upper drawing compounds can be used to adjust the refractive index and other physical properties in the pores are entered.

Im Fall eines mit einem Überzug versehenen Leiters kann die Masse dem Überzug und/oder der Ader zugegeben werden, um eine zusammengesetzte Faser zu erhalten, bei der der Brechungsindex der Ader den des Überzugs übertrifftIn the case of a conductor provided with a coating, the mass can be the coating and / or the core can be added to obtain a composite fiber in which the refractive index of the vein is that of the Coating exceeds

Bei der Herstellung von selbstfokussierenden Fasern, bei denen eine radiale Veränderung des Brechungsindex erreicht werden soll, kann die Masse ungleichförmig aufgetragen werden, um diese radiale Veränderung zu erzielen. Wenn sie annähernd gleichförmig aufgetragen wird, kann ein Teil der Masse wahlweise wieder abgenommen werden, um die gewünschte Indexveränderur.g zu erhalten. Der erreichbare Betrag, um den sich die Brechung ändert, ist größer als es bisher bei Anwendung der Ionenaustauschtechnik möglich war. Die Ionenaustauschtechnik kann nur mit einer begrenzten Anzahl von Elementen, deren lov.sr. austauschbar sind, durchgeführt werden (z. B. Tl, Li, Na, K, Ru, Cs, Ag). Bei der vorliegenden Erfindung gibt es keine Begrenzung bezüglich der Atomart, die als Füllmaterial verwendet werden kann, soweit das Auffüllverfahren angewandt wird (z. B. können Ge und Pb eine zweimal so große Veränderung des Brechungsindex bewirken wie sie mittels Ionenaustausch möglich ist). GeO2 oder andere Netzwerkbildner können in die ursprüngliche Schmelze oder als Füllmasse in die Poren gegeben werden. Wenn sie der ursprünglichen Schmelze zugesetzt werden, werden sie durch das Phasil-Verfahren gereinigt, wobei sich eine gleichmäßige Änderung des Brechungsindex ergibt. Wenn sie als Füllmaterial in die Poren eingebracht werden, muß dieses in höherer Reinheit vorliegen, aber es ergibt sich der Vorteil, daß sich dabei eine radiale Änderung des Brechungsindex erzielen läßt. Wahlweise können noch Natrium- oder Kaliumionen bei einem Teil bestimmter Füllmassen ausgetauscht werden, um den Brechungsindex radial zu verändern.In the manufacture of self-focusing fibers in which a radial change in the refractive index is to be achieved, the mass can be applied non-uniformly in order to achieve this radial change. When applied more or less uniformly, some of the composition can optionally be removed to obtain the desired index change. The amount that can be achieved by which the refraction changes is greater than was previously possible with the use of ion exchange technology. The ion exchange technique can only be used with a limited number of elements whose lov.sr. are interchangeable (e.g. Tl, Li, Na, K, Ru, Cs, Ag). In the present invention, there is no limitation on the type of atom that can be used as the filler material as long as the filling method is used (e.g., Ge and Pb can cause the refractive index to change twice as large as that possible by ion exchange). GeO2 or other network formers can be added to the original melt or as a filler in the pores. When added to the original melt, they are purified by the Phasil process, resulting in a smooth change in the refractive index. If they are introduced into the pores as a filler material, it must be of higher purity, but there is the advantage that a radial change in the refractive index can be achieved. Optionally, sodium or potassium ions can also be exchanged for a part of certain filling compounds in order to radially change the refractive index.

Ein allgemein anwendbares Verfahren zur Herstellung eines porösen Glases mit anschließendem Auffüllen und Bilden einer optischen Faser beinhaltet folgende Maßnahmen:A generally applicable method for producing a porous glass with subsequent filling and forming an optical fiber includes the following measures:

(1) Bilden eines Stabes oder einer Röhre in gewünschten Abmessungen aus einem Borsilicatglas;
(2) Erhitzen des Stabes oder der Röhre für eine bestimmte Zeit, um das Glas in eine kieselsäurereiche und eine kieselsäurearme Phase mit festgelegten und miteinander verbundenen Mikrostrukturen zu überführen;
(1) forming a rod or tube of desired dimensions from a borosilicate glass;
(2) heating the rod or tube for a period of time to convert the glass into high-silica and low-silica phases with defined and interconnected microstructures;

(3) Auflösen oder Herauslösen der kieselsäurearmen Phase mittels einer Mineralsäure;(3) dissolving or leaching out the low-silica phase using a mineral acid;

(4) Reinigen, sofern erforderlich, der in den beim Lösen gebildeten Poren verbleibenden Rückstände mittels NaOH oder verdünnter HF;(4) Cleaning, if necessary, of the residues remaining in the pores formed during the dissolution by means of NaOH or dilute HF;

(5) Behandeln, sofern erforderlich, der Poren mit Königswasser, um Platineinschlüsse zu entfernen;(5) treating the pores with aqua regia, if necessary, to remove circuit board inclusions;

(6) Auffüllen der Poren, sofern erwünscht, mit eisenfreier Füllmasse;(6) filling the pores, if desired, with iron-free filler;

(7) Trocknen;(7) drying;

(8) Thermisches Verschließen der porösen Körper (beispielsweise eines Stabes, wie oben, im Innern einer behandelten Röhre oder der Stäbe oder Röhren alleine);(8) Thermal sealing of the porous body (for example a rod, as above, inside a treated tube or the rods or tubes alone);

(9) Erhitzen und Ausziehen der vorgeformten Struktur zu einer Faser von gewünschtem Durchmesser; und
(10) Durchleiten der Faser durch ein geschmolzenes Salzbad, wo der Ionenaustausch mit der Füllmasse stattfindet.
(9) heating and drawing the preformed structure into a fiber of a desired diameter; and
(10) Passing the fiber through a molten salt bath where the ion exchange with the filler mass takes place.

Die Stufen (1) bis (4) dienen der Herstellung eines Kieselsäuregefüges mit einem gewünschten Brechungsindex. Dieses Gefüge ist hinreichend eisenfrei zur Verwendung als optische Faser. Stufe (5) löst das Hauptproblem der Lichtstreuung nach außen infolge von Platineinschlüssen.Steps (1) to (4) are used to produce a silica structure with a desired refractive index. This structure is sufficiently iron-free for use as an optical fiber. Stage (5) solves the main problem the light scattering to the outside due to circuit board inclusions.

Die nächsten vier Stufen erlauben es, kostengünstig Übergangselementfreie Füllmassen in das Glas einzubringen, durchThe next four stages allow filling compounds free of transition elements to be introduced into the glass at low cost, by

(a) (Stufe 6) Einführen der Füllmasse in die Poren im Unterschied zum Einführen in das Kieselsäuregefüge;
(b) (Stufe 8) Wärmebehandlung in eingestellter Atmosphäre bei Temperaturen unterhalb der Verschließtemperatur bei wirkungsvoller Regelung des Oxidations-Reduktions-Zustandes der restlichen Übcrgiingsnietall-Verunreinigungen, und
(a) (step 6) introducing the filling compound into the pores in contrast to introducing it into the silica structure;
(b) (stage 8) heat treatment in a set atmosphere at temperatures below the closing temperature with effective control of the oxidation-reduction state of the remaining transferring rivet impurities, and

(c) (Stufe 9) thermisches Verschmelzen der Füllmasse mit dem Kieselsäuregefüge. ί ·(c) (Step 9) thermal fusing of the filling compound with the silica structure. ί ·

Die Stufen (6) bis (9) werden als molekulares Auffüllen bezeichnet, um sie vom Ionenaustausch zu unterschei- ii,Stages (6) to (9) are referred to as molecular filling in order to distinguish them from ion exchange ii,

den. Bei dem Auffüllverfahren werden die Poren nicht notwendigerweise vollständig gefüllt. Stufe (7) löst ein .«:the. In the filling process, the pores are not necessarily completely filled. Level (7) redeems. ":

anderes wichtiges Produktionsproblem: Wenn das Trocknungsverfahren in einer besonders reaktiven Atmo- 5 !·■Another important production problem: If the drying process takes place in a particularly reactive atmosphere 5! · ■

sphäre durchgeführt wird, ergibt sich die Abtrennung von Protonen, nicht nur von den Poren, sondern auch : : sphere is carried out, the separation results of protons, not only from the pores, but also:

(wegen des günstigen Oberfläche-Volumen-Verhältnisses) von dem Glasgefüge selbst. ;■(because of the favorable surface-to-volume ratio) from the glass structure itself.; ■

Durch Einstellung der ursprünglichen Zusammensetzung der Schmelze und/oder durch das Auffüllverfahren % By adjusting the original composition of the melt and / or by using the replenishment process %

lassen sich Stäbe und Röhren mit einem gleichmäßigen, aber festgelegten Brechungsindex herstellen, so daß sie '},', rods and tubes can be produced with a uniform but fixed refractive index so that they '},',

dann als Vorform zur Herstellung einer überzogenen Faser verwendet werden können, worin die Ader einen io :i|can then be used as a preform for the manufacture of a coated fiber, wherein the core has an io: i |

höheren Brechungsindex hat als der Überzug. Zusätzlich erlauben gesteuerte Diffusion oder andere Mittel ein ungleichmäßiges Auffüllen der Poren im Kieselsäuregefüge, so daß sich beispielsweise die Füllmittel-Konzentration (z. B. B2O3 oder AI2O3) von der Fasermitte radial nach außen bis zur Oberfläche der Faser verändert. Diese Änderung der Füllmittel-Konzentration ist nach dem Verschmelzen durch Wärmebehandlung, wobei die Poren verschlossen werden, permanent und führt zu der radialen Änderung des Brechungsindex. Diese radiale Änderung des Brechungsindex kommt durch einen völlig anderen Mechanismus zustande als bei den Ionenaustauschverfahren, bei denen die Ionen im Glasgefüge ausgetauscht werden, z. B. gemäß der US-PS 36 50 598. Während bei den üblichen lonenaustauschverfahren eine sehr begrenzte Anzahl an Ionenarten verwendet werden kann und das Ausmaß des Ionenaustausches durch die Anzahl der bereits im Gefüge vorhandenen Ionen begrenzt ist, wird das Auffüll-Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung nur durch das Porenvolumen begrenzt, das annähernd 50% des Gesamtvolumens ausmacht.has a higher index of refraction than the coating. Additionally, controlled diffusion or other means allow one uneven filling of the pores in the silica structure, so that, for example, the filler concentration (e.g. B2O3 or AI2O3) changed from the center of the fiber radially outwards to the surface of the fiber. These Change in filler concentration is after fusing by heat treatment, whereby the pores are closed, permanent and leads to the radial change in the refractive index. This radial change the refractive index comes about by a completely different mechanism than in the ion exchange process, in which the ions are exchanged in the glass structure, e.g. B. according to US-PS 36 50 598. While a very limited number of types of ions can be used with the usual ion exchange processes and the extent of the ion exchange is limited by the number of ions already present in the structure, the filling method according to the present invention is only limited by the pore volume that makes up approximately 50% of the total volume.

Die vorliegende Erfindung benutzt die Tatsache, daß die in Phasen getrennten Bereiche miteinander in Verbindung stehen, wodurch eine Diffusion in jeden Teil der porösen Glasstruktur möglich ist. Die Wärmebehandlung, die die Phasentrennung bewirkt, kann zur Einstellung der Porengröße und damit der Diffusionsmenge verwendet werden (siehe US-PS 35 49 524).The present invention makes use of the fact that the phased regions are in contact with one another Connect, whereby diffusion into any part of the porous glass structure is possible. The heat treatment, which causes the phase separation, can be used to adjust the pore size and thus the amount of diffusion can be used (see US-PS 35 49 524).

Für die praktische Durchführung des Verfahrens der vorliegenden Erfindung wird ein poröses Medium aus einem geeigneten, in Phasen trennbaren Ausgangsglas hergestellt, dessen Zusammensetzung in dem bekannten Bereich des pseudoternären System R1O · B2O3 ■ QO2 liegt. Dieser Bereich umfaßt solche Zusammensetzungen, die sich bei der Wärmebehandlung in wenigstens 2 Phasen trennen, von denen eine leicht zersetzliche und die andere im wesentlichen unersetzlich ist Die Komponente QO2 bedeutet Silicium- oder Germaniumdioxid oder jede Kombination davon. Die Komponente RrO bedeutet ein Erdalkali-, Alkali- oder Schwermetalloxid, z. B. Li2O, Na2O, K2O1Tl2O, CaO, BaO, MgO, BeO, SrO, PbO oder ZnO oder jede Kombination davon, wobei χ die Zahl 1 oder 2 ist, je nach der Wertigkeit des Metalls R. Vorzugsweise kann die Ausgangsmischung beispielsweise von der Art sein, wie sie in den US-PS 21 06 744 und 22 15 039 beschrieben ist. Es ist wichtig, daß die Mischung der gewählten Oxide eine Mischungslücke aufweist, und daß die Schmelze der Oxide oberhalb einer bestimmten Temperatur im wesentlichen eine homogene Flüssigkeit ist und sich unterhalb dieser Temperatur in mindestens zwei miteinander nicht mischbare Phasen trennt Zusätzlich zu der gewählten Oxidmischung, die solch eine Mischungslücke aufweist, ist auch ein Volumenverhältnis der Phasen zwischen 1 :2 und 2 :1 wichtig sowie die Tatsache, daß die chemische Beständigkeit der Phasen voneinander abweicht, so daß ein selektives Herauslösen möglich ist Typische geeignete Oxidgemische sind Ausgangsglaszusammensetzungen, die Kieselsäure in Mengen von 40 bis 83 Gew.-% enthalten, R1O liegt z. B. als Soda, Pottasche, Lithiumoxid usw. in Mengen von etwa 2 bis 10% und Boroxid in Mengen von etwa 8 bis 48 Gew.-% vor. Der Eisengehalt des Rohmaterials soll unter 10 ppm gehalten werden.For the practical implementation of the method of the present invention, a porous medium is produced from a suitable starting glass which can be separated into phases and whose composition lies in the known range of the pseudo-ternary system R 1 O · B2O3 · QO2. This range includes those compositions which separate into at least 2 phases on heat treatment, one of which is easily decomposable and the other essentially irreplaceable. The component QO2 means silicon dioxide or germanium dioxide or any combination thereof. The component R r O means an alkaline earth, alkali or heavy metal oxide, e.g. B. Li 2 O, Na 2 O, K 2 O 1 Tl 2 O, CaO, BaO, MgO, BeO, SrO, PbO or ZnO or any combination thereof, where χ is the number 1 or 2, depending on the valence of the Metals R. The starting mixture can preferably be of the type described in US Pat. No. 2,10,6,744 and 2,215,039, for example. It is important that the mixture of the selected oxides has a miscibility gap and that the melt of the oxides is essentially a homogeneous liquid above a certain temperature and separates into at least two immiscible phases below this temperature has such a miscibility gap, a volume ratio of the phases between 1: 2 and 2: 1 is also important, as well as the fact that the chemical resistance of the phases deviates from one another, so that selective dissolution is possible.Typically suitable oxide mixtures are starting glass compositions that contain silica in quantities contain from 40 to 83 wt .-%, R 1 O is z. B. as soda, potash, lithium oxide, etc. in amounts of about 2 to 10% and boron oxide in amounts of about 8 to 48 wt .-%. The iron content of the raw material should be kept below 10 ppm.

Außer dem oben genannten Borsilicatglas besitzen noch viele andere Gläser, z. B. 5—20% Li2O und 80—95% SiO2. oder 5— 15% Na2O und 85—95% SiO2, eine Mischungslücke und sind verwendbar.In addition to the borosilicate glass mentioned above, many other glasses, e.g. B. 5-20% Li 2 O and 80-95% SiO 2 . or 5-15% Na 2 O and 85-95% SiO 2 , a miscibility gap and are usable.

Es wurde auch gefunden, daß 0—20 Gew.-% Germaniumoxid GeO2, oder andere netzwerkbildende Oxide einen Teil der Kieselsäure in dem Ausgangsglas ersetzen können.It has also been found that 0-20% by weight of germanium oxide GeO 2 , or other network-forming oxides, can replace some of the silica in the starting glass.

Das Verfahren zur Herstellung der Glasstruktur mit getrennten Phasen, die miteinander verbunden sind, und die Verdichtung dieser Struktur können in folgende Stufen unterteilt werden:The method of making the glass structure with separate phases connected to each other and the compression of this structure can be divided into the following stages:

a) Glasschmelze,a) molten glass,

b) Phasentrennung,b) phase separation,

c) Herauslösen undc) detachment and

d) Verdichtung.d) compression.

55 a) Glasschmelze: 55 a) Glass melt:

Eine Na2O-B2O3—SiO2-Zusammensetzung wird so gewählt daß sich ein homogenes Glas leicht bei 14000C herstellen läßt d. h. die Mischung eine Viskosität von rund 10 bis 102 Pa · s bei 1400°C hat Es werden übliche Glasschmelzverfahren angewandt Eine erfindungsgemäße Abänderung ist die Zugabe eines Oxidationsmittels, wie eines Nitrats, zur Glasschmelze. Dadurch werden alle Übergangsmetall-Verunreinigungen zur höchsten Stufe oxidiert was ihre Abtrennung erleichtert Ebenso kann ein Teil des SiO2 durch einen anderen Netzwerkbildner, wie GeO2, ersetzt werden, um gegebenenfalls den Brechungsindex einzustellen. Beispielsweise verändert eine Zugabe von 10% GeO2 den Index um 1 %.An Na 2 O-B2O3-SiO2 composition is chosen so that a homogeneous glass can be easily produced at 1400 0 C that the mixture has a viscosity of around 10 to 10 2 Pa s · at 1400 ° C it has be used conventional glass melting process A modification of the invention is the addition of an oxidizing agent, such as a nitrate, to the glass melt. As a result, all transition metal impurities are oxidized to the highest level, which facilitates their separation. Some of the SiO 2 can also be replaced by another network former, such as GeO 2 , in order to adjust the refractive index if necessary. For example, adding 10% GeO 2 changes the index by 1%.

Eine bevorzugte Ausführungsform des Ausgangsglases ist:A preferred embodiment of the starting glass is:

Mol-%Mol%

allgemeiner bevorzugtermore generally more preferred

Bereich BereichArea area

SiO2 + GeO2 SiO 2 + GeO 2 40-8040-80 45-7045-70 B2O3 B 2 O 3 15-5015-50 20-4020-40 Alkali (Na2O)Alkali (Na 2 O) 4-114-11 4-94-9 AI2O3 AI 2 O 3 0-50-5 0-30-3

Der bevorzugte Bereich enthält 0—20 Mol-% GeO2.The preferred range contains 0-20 mole percent GeO 2 .

Je nach der Zusammensetzung der Ausgangsmischung wird das Glas bei einer Temperatur von etwa 500 bis 6500C für einige Sekunden bis mehrere Wochen wärmebehandelt, so daß es sich in zwei Phasen trennt, die völlig miteinander verbunden sind, und eine MikroStruktur mit einer durchschnittlichen Größe von 100 · 10- bis 2000 · 10-10m,vorzugsweise zwischen 100 · 10-'°bis500 · 10~10 m, vorliegt.Depending on the composition of the starting mixture, the glass is heat-treated at a temperature of about 500 to 650 0 C for a few seconds to several weeks, so that it separates into two phases that are completely connected, and a microstructure with an average size of 100 · 10 | ü to 2000 · 10 -10 m, preferably between 100 m · 10- '° to 500 x 10 ~ 10 is present.

Diese Dimensionen sind viel kleiner als der Radius der Vorform. Wenn daher die Vorform der thermischen Verdichtungsstufe unterworfen wird, sind die Diffusionsmengen so groß, daß die Füllmasse, die unten beschrieben wird, homogen in das Kieselsäuregefüge in der MikroStruktur eingebettet wird. Außerdem können Änderungen in der Füllmassenkonzentration über Entfernungen in der Größenordnung des Vorform-Radius vorliegen. These dimensions are much smaller than the radius of the preform. Therefore, if the preform of the thermal Is subjected to compression stage, the diffusion quantities are so large that the filling compound, which is described below is embedded homogeneously in the silica structure in the microstructure. Changes can also be made in the filling compound concentration over distances in the order of magnitude of the preform radius.

Umfangreiche Untersuchungen über die Kinetik der Phasentrennung im System Na2O-B2O3-SiO2 haben es ermöglicht, ein Maximum an Verbindung zwischen den Phasen zu erreichen. Eine dieser Phasen besteht hauptsächlich aus kovalent gebundenem SiO2 und wird als »harte« Phase bezeichnet. Die andere Phase enthält dieExtensive studies on the kinetics of phase separation in the Na 2 OB 2 O 3 -SiO 2 system have made it possible to achieve a maximum of connection between the phases. One of these phases consists mainly of covalently bound SiO 2 and is referred to as the "hard" phase. The other phase includes the

Hauptmenge an Natrium- und Boroxiden des ursprünglichen Glasef mit bedeutend weniger Kieselsäure als in der harten Phase. Sie ist von überwiegend ionogener Natur und wird als »weiche« Phase bezeichnet. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, die Wärmebehandlung bei der niedrigsten Temperatur vorzunehmen, die möglich ist. Das verringert die Möglichkeit einer Verformung des Stabes oder der Röhre durch viskoses Fließen. Auch vergrößert sich dadurch der Unterschied in der Zusammensetzung der zwei Phasen. Wenn GeO2 oder andere Netzwerkbildner zugegeben werden, gehen diese gewöhnlich in die harte Phase.Main amount of sodium and boron oxides in the original glass fiber with significantly less silica than in the hard phase. It is predominantly ionogenic in nature and is referred to as the "soft" phase. It has been found advantageous to carry out the heat treatment at the lowest temperature possible. This reduces the possibility of the rod or tube deforming from viscous flow. This also increases the difference in the composition of the two phases. When GeO 2 or other network formers are added, they usually go into the hard phase.

Die ionischen Verunreinigungen im Glas werden vorwiegend in der weichen, ionischen Phase abgeschieden. Nach dem Herauslösen dieser weichen Phase ergibt sich eine Verringerung des Absorptionsverlustes aufgrund der bevorzugten Verteilung der Übergangselemente während der Phasentrennung. Diese bevorzugte Verteilung der ionischen Verunreinigungen nimmt zu, wenn diese zur höchsten Wertigkeitsstufe oxidiert worden sind,The ionic impurities in the glass are mainly deposited in the soft, ionic phase. After this soft phase has been dissolved out, there is a reduction in the absorption loss the preferred distribution of the transition elements during the phase separation. This preferred distribution of ionic impurities increases when they have been oxidized to the highest valence level,

weil die Ionenstärke der Verunreinigungen zunimmt Deshalb erleichtert die Oxidation des Eisens in derBecause the ionic strength of the impurities increases, it facilitates the oxidation of the iron in the

Glasschmelze seine Abtrennung. Außerdem verringert sich dadurch die Menge an Ferroionen, die hauptsächlichGlass melt its separation. It also reduces the amount of ferrous ions, which are mainly

für die Absorptionsverluste im Frequenzbereich von 1 μπι verantwortlich sind. Es wurde gefunden, daß die Absorptionsverluste bei 1 μπι von 5000 dB/km auf weniger als 100 dB/km verringert werden können.for the absorption losses in the frequency range of 1 μπι are responsible. It was found that the Absorption losses at 1 μπι can be reduced from 5000 dB / km to less than 100 dB / km.

Das Borsilicatglas in Form von Röhren oder Stäben wird zunächst einer Säurebehandlung unterzogen.The borosilicate glass in the form of tubes or rods is first subjected to an acid treatment.

Verwendet werden verdünnte Lösungen, vorzugsweise 1 η bis 2 η Lösungen, von Mineralsäuren, wie HCI, H2SO4, HNO3. Jedoch sollte Fluorwasserstoffsäure nicht verwendet werden, da diese die kieselsäurereiche harte Phase auflöst Die Temperatur des Lösungsbades beträgt im allgemeinen etwa 90—100° C, wobei etwa 95" C bevorzugt werden. Wenn die Temperatur des Bades unter 90° C absinkt, verschlechtert sich das Herauslösen und die Lösungszeit wird wesentlich langer. Unter 850C wird das Lösen zu langsam. Die Lösungszeit ist bis zu einem gewissen Grad abhängig von der Säurekonzentration und der Badtemperatur. Ein charakteristisches Löseschema umfaßt eine zweitätige Behandlung des Glases mit einer 1,5 η Lösung von Salpetersäure bei etwa 95°C, dann Reinigen in einer frischen Lösung der gleichen Säurekonzentration und einer anschließenden eintägigen Endreinigung in einer verdünnten, 0,2 η Salpetersäurelösung.
Manchmal kann es erwünscht sein, das Glas vor dem Lösen einer Ätzbehandlung zu unterziehen, um die Oberflächenhaut zu entfernen und dabei ein gleichmäßigeres Eindringen zu erzielen, was für starkwandige Röhren zu empfehlen ist, sowie dann, wenn das Glas bei der Lagerung verunreinigt worden ist Eine charakteristische Voräizung kann durch Eintauchen in eine 15gew.-%ige NH4F · HF-Lösung für die Dauer von 10 Minuten vorgenommen werden. Gewöhnlich bleibt die kieselsäurereiche Phase zurück, während die kieselsäurearme oder borreiche Phase beim Lösen mit einer Säure entfernt wird
Dilute solutions, preferably 1 η to 2 η solutions, of mineral acids such as HCl, H 2 SO 4 , HNO3 are used. However, hydrofluoric acid should not be used as it dissolves the high silica hard phase. The temperature of the solution bath is generally about 90-100 ° C, with about 95 ° C being preferred. If the temperature of the bath falls below 90 ° C, this deteriorates dissolution and the solution time is substantially long. Less than 85 0 C, the dissolving too slowly. the solution time is dependent on the acid concentration and the bath temperature up to a certain degree. a characteristic release pattern comprises a two-day treatment of the glass with a 1.5 η solution of nitric acid at about 95 ° C, then cleaning in a fresh solution of the same acid concentration and a subsequent one-day final cleaning in a dilute, 0.2 η nitric acid solution.
Sometimes it may be desirable to etch the glass before loosening it to remove the surface skin and thereby achieve more even penetration, which is recommended for thick-walled tubes and if the glass has become contaminated in storage The characteristic preheating can be carried out by immersion in a 15% strength by weight NH 4 F · HF solution for a period of 10 minutes. Usually the silica-rich phase remains while the silica-poor or boron-rich phase is removed upon dissolution with an acid

Es wurde festgestellt daß die Poren des anfallenden kieselsäurereichen harten Phasen-Skeletts etwa zur Hälfte mit kolloidaler Kieselsäure gefüllt sind, die ein Zersetzungsprodukt der abgetrennten Mikrophase darstellt Es ist gewöhnlich vorteilhaft, diese kolloidale Kieselsäure abzutrennen, um die Übergangselemente zu beseitigen, die sich hier niedergeschlagen haben können. Nach dem Waschen des harten, porösen Skeletts in einer wäßrigen Lösung wird das Skelett mit einem Lösungsmittel für kolloidale Kieselsäure, vorzugsweise einer verdünnten Lösung von HF/HCl-Säuren oder Natriumhydroxid, während eines Zeitraumes behandelt der ausreicht die kolloidale Kieselsäure ohne wesentlichen Angriff auf das Skelett selbst zu entfernen. Gewöhnlich dauert die Behandlung mit dem Lösungsmittel für kolloidale Kieselsäure etwa 1 bis 4 Stunden. Nachdem dies durchgeführt worden ist, können die Poren mit heißem Königswasser behandelt werden, um alle möglichen Platineinschlüsse zu entfernen, die vorliegen können. Die vorstehend beschriebenen Säurebehandlungen beseitigen Spuren von Übergangselementen von dem Silicagel wie auch von der Gefügeoberfläche. Danach kann das Skelett getrocknet werden. Das getrocknete Skelett besteht aus einem festen Gefüge, das mit einem zusammenhängenden System miteinander verbundener Poren versehen ist die im wesentlichen frei von Verunreinigungen sind.It was found that the pores of the resulting silica-rich hard phase skeleton approximately to Half are filled with colloidal silica, which is a decomposition product of the separated microphase It is usually advantageous to separate this colloidal silica in order to render the transition elements eliminate that may have been reflected here. After washing the hard, porous skeleton in an aqueous solution is the skeleton with a solvent for colloidal silica, preferably one dilute solution of HF / HCl acids or sodium hydroxide, treated for a period of time is sufficient to remove the colloidal silica itself without significantly attacking the skeleton. Usually the treatment with the solvent for colloidal silica takes about 1 to 4 hours. After this Has been done, the pores can be treated with hot aqua regia to all possible Remove circuit board connections that may be present. Eliminate the acid treatments described above Traces of transition elements from the silica gel as well as from the microstructure surface. Then it can Skeleton to be dried. The dried skeleton consists of a solid structure that is connected with a System of interconnected pores is provided which is essentially free of contaminants are.

Ks wurde festgestellt, daß, wenn GeO2 der Schmelze anstelle von etwas S1O2 zugegeben wird, genügend GeÜ2 in der harten Phase verbleibt (unangreifbar durch die HCI-Lösung), um eine merkliche Zunahme des Brechungsindex zu bewirken. Das kann dazu dienen, den Brechungsindex des Produkts so einzustellen, daß er höher und niedriger ist als bei den handelsüblichen Produkten. Andere netzwerkbildende Oxide können für diesen Zweck ebenfalls verwendet werden.It was found that if GeO 2 is added to the melt instead of some S1O2, enough GeO2 remains in the hard phase (unassailable by the HCl solution) to cause a noticeable increase in the refractive index. This can be used to adjust the refractive index of the product so that it is higher and lower than that of the commercially available products. Other network-forming oxides can also be used for this purpose.

Die Verfahrensstufe der Verdichtung besteht in einem Erhitzen des Skeletts auf 700 bis 9500C, abhängig von der Glaszusammensetzung, so daß die Poren des Skeletts durch viskoses Fließen geschlossen werden, wobei ein homogenes Glas der harten Phase zurückbleibt. Es wurde festgestellt, daß, wenn die Verdichtung so durchgeführt wird, wie es in der US-PS 22 21 709 beschrieben ist, ein Glas mit nicht akzeptablen optischen Verlusten entsteht. Es wurde weiterhin festgestellt, daß der Grund für diese Verluste die unvollständige Beseitigung von Säure und Wasser aus den Poren vor deren Zusammenfallen ist. Es wurde gefunden, daß die meisten Inhomogenitäten in dem Glas, die durch die Gegenwart von Wasser verursacht werden, beseitigt werden können, wenn das Glas 15 bis 50 Stunden lang bei 500-7000C gehalten wird, bevor es auf 700-9500C erhitzt wird. Dieser Trocknungsprozeß wird vorzugsweise in einer reaktiven Atmosphäre (wie CCI4, CI2 oder SiCU) durchgeführt.The process stage of the compression consists in heating of the skeleton to 700 to 950 0 C, depending on the glass composition, so that the pores of the skeleton to be closed by viscous flow, whereby a homogeneous glass of the hard phase remains. It has been found that if the densification is carried out as described in US Pat. No. 2,221,709, a glass with unacceptable optical losses results. It has also been found that the cause of these losses is the incomplete removal of acid and water from the pores before they collapse. It has been found that most of the inhomogeneities in the glass can be caused by the presence of water, removed when the glass is held at 500-700 0 C 15 to 50 hours before it reaches 700-950 0 C. is heated. This drying process is preferably carried out in a reactive atmosphere (such as CCI4, CI2 or SiCU).

Zusätzlich haben wir festgestellt, daß während der Wärmebehandlung bei 500 bis 700° C das nicht verdichtete Glas sehr stark beeinflußt werden kann. Das ist möglich durch die große Oberfläche, welche in diesem Stadium vorliegt. Dies ist folgendermaßen zu verstehen: Obgleich die Oxidation der ionischen Verunreinigungen ihre Abtrennung in der Stufe b) erleichtert und die Absorption bei 1 μπι verringert, was beispielsweise von dem restlichen Eisen verursacht wird, läßt sich eine geringere Dämpfung im Bereich von 6 μπι durch Reduktion der ionischen Verunreinigungen erreichen. So wurde beispielsweise durch Reduktion kurz vor der Verdichtung durch Erhitzen des porösen Glases für die Dauer von 14 Stunden im Vakuum die Dämpfung von 250 dB/km auf 18 dB/km vermindert. Die exakte Wirkung der Oxidations-Reduktions-Behandlung hängt davon ab, welche ionischen Verunreinigungen in dem porösen Glas vorliegen.In addition, we found that it did not compact during the heat treatment at 500 to 700 ° C Glass can be influenced very strongly. This is possible due to the large surface area that is available at this stage is present. This is to be understood as follows: Although the oxidation of the ionic impurities is theirs Separation in stage b) facilitated and the absorption at 1 μπι reduced, for example from the residual iron is caused, can be a lower attenuation in the range of 6 μπι by reducing the reach ionic impurities. For example, by reduction shortly before compaction by heating the porous glass for 14 hours in a vacuum, the attenuation of 250 dB / km 18 dB / km reduced. The exact effect of the oxidation-reduction treatment depends on which one ionic impurities are present in the porous glass.

Nach einer anderen vorzugsweisen Ausführungsform der Erfindung wird das Gebiet der Verwendung von in Phasen getrennten porösen Gläsern zur Herstellung optischer Fasern durch das Einlagern einer Füllmasse in die Poren erweitert. Bei Anwendung eines Füllverfahrens kann der Berechnungsindex der Glasader auf einen brauchbaren Wert vermindert werden. In der Praxis kann das auf verschiedene Weise geschehen. Nach einer geeigneten Methode wird der Stab oder die Röhre von gewünschter Größe durch vollständiges oder teilweises Eintauchen in eine Lösung imprägniert, die ein Salz oder eine Verbindung eines Elements enthält, dessen Oxid eingelagert werden soll. Der Prozentsatz an Oxid, das aufgenommen werden soll, läßt sich durch Veränderung der Behandlungslösung einstellen. Wenn man die Zusammensetzung, Dichte und Porosität des porösen Glases kennt, läßt sich die Konzentration einer Lösung, die für ein gewünschtes Endglas erforderlich ist, berechnen. Die Porosität des porösen Glases kann durch die üblichen Methoden bestimmt werden; sie beträgt gewöhnlich etwa 50%. Leicht lösliche Verbindungen werden bevorzugt verwendet, und die Lösung wird, soweit erforderlich, erhitzt, um die Löslichkeit zu verbessern. Einige Verbindungen neigen dazu, sich zu verflüchtigen, wenn ihre Lösungen erhitzt werden; um dies zu vermeiden und die gewünschte hohe Konzentration aufrechtzuerhalten, können diese Lösungen während der Imprägnierstufe in einem geschlossenen Behälter untergebracht werden.According to another preferred embodiment of the invention, the field of use of in Phase separated porous glasses for the production of optical fibers by incorporating a filler into the Enlarged pores. When using a filling process, the refractive index of the glass core can be reduced to one usable value can be reduced. In practice this can be done in a number of ways. After a suitable method is the rod or tube of the desired size by whole or in part Immersion impregnated in a solution containing a salt or a compound of an element, its oxide should be stored. The percentage of oxide that is to be absorbed can be changed by changing the treatment solution. Considering the composition, density and porosity of the porous glass knows, the concentration of a solution that is required for a desired final glass can be calculated. the The porosity of the porous glass can be determined by the usual methods; it is usually around 50%. Easily soluble compounds are preferred, and the solution is, if necessary, heated to improve solubility. Some compounds tend to volatilize when theirs Solutions are heated; to avoid this and to maintain the desired high concentration, these solutions can be housed in a closed container during the impregnation stage.

Die Füllmasse wird in Form von beispielsweise Carbonaten, Nitraten oder Hydroxiden abgeschieden, die beim Erhitzen die entsprechenden Oxide ergeben. Bevorzugte Füllmassen sind solche Verbindungen der Alkalimetalle, Erdalkalimetalle, des Bors, Germaniums, Aluminiums, Titans, Bleis, Wismuts und Cers+3 oder Cers+4, die sich während der thermischen Verdichtungsstufe in die entsprechenden Oxide umwandeln. Mit Ausnahme des Boroxids, das den Brechungsindex erniedrigt, erhöhen alle anderen Oxide den Brechungsindex des Glases des Vorformlings. Die Füllmasse wird vorzugsweise in einer Menge von etwa 5—30 Gew.-°/o, bezogen auf das Gewicht des ungefüllten Vorformlings, zugegeben.The filling compound is deposited in the form of, for example, carbonates, nitrates or hydroxides, which give the corresponding oxides when heated. Preferred filling compounds are those compounds of the alkali metals, alkaline earth metals, boron, germanium, aluminum, titanium, lead, bismuth and Cers + 3 or Cers +4 , which convert into the corresponding oxides during the thermal compression stage. With the exception of boron oxide, which lowers the index of refraction, all other oxides increase the index of refraction of the preform glass. The filling compound is preferably added in an amount of about 5-30% by weight, based on the weight of the unfilled preform.

Im Fall der Herstellung eines Oberzugs zur Verwendung zusammen mit einer geschmolzenen Kieselsäureader, kann der Brechungsindex durch Erhöhen des B^-Gehalts des in Phasen getrennten rohrförmigen Oberzugs erniedrigt werden. So wird beispielsweise die poröse Röhre zur Herstellung des Überzugs in eine gesättigte Lösung von Ammoniumborat eingetaucht Ein geschmolzener Kieselsäurestab wird dann in die Röhre gesteckt, und die Kombination aus Staub und Röhre wird dann thermisch verdichtetIn the case of making an overlay for use with a fused silica core, The index of refraction can be increased by increasing the B ^ content of the phased tubular cover to be humiliated. For example, the porous tube for making the coating is turned into a saturated one Solution of ammonium borate immersed in a molten silica rod is then inserted into the tube, and the combination of dust and pipe is then thermally compacted

Ein anderes Beispiel für die Anwendung des Auffüllens ist die Herstellung eines vorgeformten Stabes mit einer entsprechenden gleichförmigen Konzentration an Füllmasse, der nach dem Ziehen zur Faser mittels Ionenaustausch behandelt wird.Another example of the use of padding is the manufacture of a preformed rod with a corresponding uniform concentration of filler material, which after drawing to the fiber means Ion exchange is treated.

In diesem Fall sind das Ausgangsglas und die Verfahrensstufen die gleichen, wie bei den vorhergehenden Beispielen, jedoch ist die Stufe (6), das Auffüllen, verschieden. Hier imprägniert man den porösen Stab mit einer kolloidalen Lösung von Aluminiumteilchen in LiOH. Das ergibt ein Lithium-Aluminiumoxid-Silicatglas, das nach der Faserbildung leicht durch Ionenaustausch behandelt werden kann, um eine selbstfokussierende Faser zu ergeben, weil das Ionenaustauschverfahren einen Brechungsindex ergibt der sich radial von der Mitte bis zur Außenfläche ändertIn this case, the starting glass and the process steps are the same as in the previous ones Examples, however, level (6), padding, is different. Here you impregnate the porous rod with a colloidal solution of aluminum particles in LiOH. This results in a lithium-alumina-silicate glass that is after The fiber formation can easily be treated by ion exchange to make a self-focusing fiber result because the ion exchange process has a refractive index that is radially from the center to the Outside surface changes

Eine andere Anwendung des Auffüllverfahrens ist die Herstellung einer selbstfokussierenden Faser durch Direktherstellung eines Vorformlings, dessen Brechungsindex sich radial von der Mitte bis zur Außenfläche ändert und der, wenn er zur Faser ausgezogen wird, diese radiale Änderung des Brechungsindex beibehältAnother application of the padding process is the manufacture of a self-focusing fiber by Direct production of a preform whose refractive index varies radially from the center to the outer surface changes and which, when drawn to the fiber, maintains this radial change in refractive index

Das kann in verschiedener Weise geschehen. Beispielsweise kann eine kolloidale Suspension einer oxidischen Füllmasse (z. B. AI2O3 oder GeÜ3) in ungleichförmig gestaltete Poren eindiffundieren, wenn die Poren von solch geringer Größe sind, daß für das Einfließen der suspendierten Teilchen eine sterische Hinderung besteht Die Diffusionszeit kann geregelt werden, um den gewünschten radialen Konzentrationsverlauf der Füllmasse in den Poren zu erreichen.This can be done in a number of ways. For example, a colloidal suspension of an oxidic Filling compound (e.g. AI2O3 or GeÜ3) diffuse into irregularly shaped pores, if the pores of such are small in size that there is a steric hindrance to the flow of the suspended particles Diffusion time can be regulated in order to achieve the desired radial concentration profile of the filling compound in the To reach pores.

Ein anderes Verfahren betrifft die Verwendung von zwei Reaktionskomponenten, die eine Füllmasse auf den Wandungen der Poren niederschlagen. Es beginnt damit daß bei einer porösen Röhre der eine ReaktionspartnerAnother method relates to the use of two reaction components that a filler on the Precipitate the walls of the pores. It begins with the one reaction partner in a porous tube

im Innern der Röhre und der andere außerhalb der Röhre angebracht wird. Bei der Erstellung der hydrostatischen Drucke und der Konzentrationen als Zeitfunktionen, variiert die Niederschlagsmenge mit radialem Abstand von der Innenwand.inside the tube and the other outside the tube. When creating the hydrostatic Pressures and concentrations as functions of time, the amount of precipitation varies with radial Distance from the inner wall.

Nach dem Einbringen der Füllmasse in die Poren folgt das Trocknen und Verdichten, wie vorstehend 5 beschrieben.After the filling compound has been introduced into the pores, it is dried and compacted as above 5 described.

Beispiel 1example 1

' Um die Ader eines überzogenen Vorformlings herzustellen, wird eine Schmelze aus hochreinen Chemikalien ίο (d.h. weniger als 10 ppm Gesamt-Übergangsmetallionen) bereitet. 70Mol-% SiO2, 7 Mol-% Na2CO3 und 23To produce the vein of a coated preform, a melt of high-purity chemicals ίο (ie less than 10 ppm total transition metal ions) is prepared. 70 mol% SiO 2 , 7 mol% Na 2 CO 3 and 23

Mol-% B2O3 werden in einem Platintiegel bei 1400° C geschmolzen. Dazu werden als Oxidationsmittel 0,1% 1 · mol% B 2 O 3 are melted in a platinum crucible at 1400 ° C. For this purpose, 0.1%

i.j NaNO3 gegeben. Die Schmelze wird gerührt, bis sie homogen ist. Nach der Läuterung wird ein Stab von 5 mmij NaNO 3 given. The melt is stirred until it is homogeneous. After the refinement, a rod of 5 mm

?f Durchmesser gezogen. Der Stab wird 4 Stunden lang einer Wärmebehandlung bei 55° C unterworfen. Die? f diameter drawn. The rod is subjected to a heat treatment at 55 ° C for 4 hours. the

Ii MikroStruktur hat eine Größe von etwa 500 · 10-'° m. Der Stab wird 72 Stunden lang bei 95°C in einer LösungThe microstructure has a size of about 500 x 10- '° m. The rod is in a solution for 72 hours at 95 ° C

i.\ 15 von 3 η HCI behandelt und dann in ionenfreiem Wasser gewaschen. Wasser und Säure dürfen keine Verunreini-i. \ 15 treated by 3 η HCl and then washed in ion-free water. Water and acid must not contain any

% gungen in das Glas bringen. Das Glas wird dann zwei Stunden lang bei 22°C in eine 2%ige H F-Lösung getaucht, Put% in the glass. The glass is then immersed in a 2% HF solution for two hours at 22 ° C,

I mit 3 η HCl behandelt und dann mit Wasser gewaschen. Der poröse Stab wird erst bei 100°C getrocknet, um dieI treated with 3 η HCl and then washed with water. The porous rod is only dried at 100 ° C in order to achieve the

% größten Mengen Wasser zu beseitigen, und dann bei 550°C, um das übrige Wasser abzutrennen. Der Stab wird % to remove large amounts of water, and then at 550 ° C to separate the remaining water. The stick will

S dann langsam auf 850° C aufgeheizt; die Temperatur reicht aus, um die Poren zu schließen und das imprägnierteS then slowly heated to 850 ° C; the temperature is enough to close the pores and the impregnated

I 20 Glas in einen im wesentlichen homogenen, gläsernen Körper umzuwandeln. Dieser Stab wird an einer üblichenI 20 to convert glass into an essentially homogeneous, glass body. This rod is attached to a usual

'if Faserziehvorrichtung angebracht, zu einer Faser mit einem Brechungsindex von 1,46 ausgezogen und in an sich'if attached fiber drawing device, drawn into a fiber with a refractive index of 1.46 and in per se

|j bekannter Weise mit einem Kunststoff von niedrigem Brechungsindex überzogen.| j coated in a known manner with a plastic with a low refractive index.

j| Beispiel 2j | Example 2

'% Dieses Beispiel beschreibt die Herstellung der Ader eines überzogenen Vorformlings mit einem größeren '% This example describes the manufacture of the core of a coated preform with a larger one

K* Brechungsindex als im Beispiel 1, so daß mehr Freiheit in der Wahl eines Überzugs besteht, der einen niedrigerenK * refractive index than in Example 1, so that there is more freedom in choosing a coating which is a lower one

ί Brechungsindex haben muß als die Ader. Die Schmelze wird aus hochreinen Chemikalien bereitet (d. h. wenigerί Must have refractive index than the wire. The melt is made up of high purity chemicals (i.e. less

% als 10 ppm an Gesamt-Übergangsmetallionen) und enthält 58,2 Mol-% SiO2,10 Mol-% GeO2,25,4 Mol-% B2O3 fi 30 und 6,4 Mol-% Na2O. Sie wird in einem Platintiegel bei 1400°C geschmolzen. Dazu werden als Oxidationsmittel % than 10 ppm of total transition metal ions) and contains 58.2 mol% SiO 2 , 10 mol% GeO 2 , 25.4 mol% B 2 O 3 fi 30 and 6.4 mol% Na 2 O. It is melted in a platinum crucible at 1400 ° C. These are used as an oxidizing agent

5 0,1% NaNO3 gegeben. Die Schmelze wird gerührt, bis sie homogen ist Nach der Läuterung wird ein Stab von5 0.1% NaNO 3 given. The melt is stirred until it is homogeneous. After refining, a stick of

■{■; 3 mm Durchmesser gezogen. Der Stab wird 4 Stunden lang bei 550° C behandelt. Er wird dann 48 Stunden lang■ {■; 3 mm diameter drawn. The rod is treated at 550 ° C for 4 hours. It will then last 48 hours

/- bei 95° C in 3 η HCl gelöst und dann mit ionenfreiem Wasser gewaschen./ - Dissolved in 3 η HCl at 95 ° C. and then washed with ion-free water.

';' 35 B e i s ρ i e 1 3';' 35 B e i s ρ i e 1 3

' · Es wird eine Schmelze aus hochreinen Chemikalien bereitet (d. h. weniger als 1 ppm an Gesamt-Übergangsmetallionen). 70 Mol-% SiO2, 7 Mol-% Na2CO3 und 23 Mol-% B2O3 werden in einem Platintiegel bei 1400"C geschmolzen und bis zur Homogenität gerührt. Nach der Läuterung wird eine Röhre mit einem Innendurchmes-· A melt of high-purity chemicals is prepared (ie less than 1 ppm total transition metal ions). 70 mol% SiO 2 , 7 mol% Na 2 CO 3 and 23 mol% B 2 O 3 are melted in a platinum crucible at 1400 "C and stirred until homogeneous. After the refining, a tube with an internal diameter is

40 ser von 2 mm und einem Außendurchmesser von 6 mm gezogen. Die Röhre wird 100 Stunden lang bei 580" C40 water of 2 mm and an outer diameter of 6 mm. The tube is at 580 "C for 100 hours

j wärmebehandelt Die MikroStruktur hat eine Größe von etwa 800 · l0-10m. Eine kurze Behandlung mitj The heat treated microstructure has m size of about 800 · L0 10th A short course

Fluorwasserstoffsäure wird eingeschaltet um eine dünne Schicht von stark kieselsäurehaltigem Glas an derHydrofluoric acid is turned on around a thin layer of highly siliceous glass on the

Oberfläche der Röhre zu entfernen. Dann wird die Röhre 48 Stunden lang bei 95°C in 2 η HCl gelöst. Das verwendete Wasser und die Säuren dürfen keine Verunreinigungen in das Glas bringen. Das Glas wird weiterhinRemove surface of the tube. The tube is then dissolved in 2η HCl at 95 ° C. for 48 hours. That The water used and the acids must not bring any impurities into the glass. The glass will continue

45 bei 22°C 6 Stunden lang in eine 0,5 η NaOH-Lösung getaucht, mit Wasser, das durch ein feinporiges Filter ■ geschickt worden ist, bis zur Neutralität gewaschen und dann mit kalter 3 η HCl behandelt Diese poröse Röhre45 immersed in a 0.5 η NaOH solution at 22 ° C for 6 hours, with water that passed through a fine-pored filter ■ has been sent, washed to neutrality and then treated with cold 3 η HCl This porous tube

wird dann in eine Lösung getaucht die 1500 g Borsäure, 700 ecm 28%iges Ammoniumhydroxid und 1000 ecm Wasser enthält Die poröse Röhre wird getrocknet und während des Trocknens mit Tetrachlorkohlenstoffdämpfen behandelt um alle Chlorreste zu beseitigen. Ein geschmolzener Kieselsäurestab wird in die Röhre geschobenis then immersed in a solution containing 1500 g of boric acid, 700 ecm of 28% ammonium hydroxide and 1000 ecm Water contains the porous tube is dried and while drying with carbon tetrachloride vapors treated to remove all chlorine residues. A molten silica rod is pushed into the tube

50 und die Kombination Stab-Röhren-Vorformling langsam auf eine Temperatur von etwa 850°C aufgeheizt, die ausreicht die Poren zu verschließen und das imprägnierte Glas in einen im wesentlichen homogenen gläsernen Körper umzuwandeln. Da die Temperatur, bei der dies vor sich geht sich mit dem eingeführten Oxid oder den Oxiden ändert läßt sich keine Universaltemperatur für das Aufheizen angeben, aber die geeigneten Temperaluren lassen sich durch Versuche für andere Zusammenstellungen leicht ermitteln; es sind Temperaturen von50 and the combination rod-tube-preform slowly heated to a temperature of about 850 ° C, the sufficient to close the pores and the impregnated glass in a substantially homogeneous vitreous Convert body. As the temperature at which this takes place affects the introduced oxide or the Oxides changes, no universal temperature for heating can be specified, but the appropriate temperatures can easily be determined by experiments for other combinations; there are temperatures of

55 800—900°C anwendbar. In jedem Fall wird man feststellen, daß sie wesentlich niedriger sind als die Temperaturen, die erforderlich sind, um ein Glas von gleichwertiger Zusammensetzung direkt aus den Ausgangsmaterialien zu schmelzen. Dieser Vorformling wird dann zu überzogenen Fasern ausgezogen.55 800-900 ° C applicable. In any case, you will find that they are much lower than the temperatures which are required to make a glass of equivalent composition directly from the starting materials to melt. This preform is then drawn into coated fibers.

B e i s ρ i e 1 4B e i s ρ i e 1 4

Ί': Dieses Beispiel zeigt die Abscheidung von Füllmassen durch Dampfabscheidung. Ί ' : This example shows the deposition of filling compounds by vapor deposition.

,Ϊ Das Germanium-tetrakis-isopropoxid wurde erstmals hergestellt nach der Methode von Bradley und Mitarbeitern (J. Chem. Soc 1951, Seite 280)., Ϊ The germanium tetrakis isopropoxide was first produced using the method of Bradley and co-workers (J. Chem. Soc 1951, p. 280).

; 65 C6H6 ; 65 C 6 H 6

«ι GeCl4 + 4 C3H7OH + 4 NH3 ► Ge(OC3HT)4 + 4 NH4Cl«Ι GeCl 4 + 4 C 3 H 7 OH + 4 NH 3 ► Ge (OC 3 HT) 4 + 4 NH 4 Cl

Es sollte hochreines GeCl4 von 99,999% verwendet werden. Das Ge(OC3H7^ wird weiterhin mittels einer Gaschromatographielcolonne gereinigt gemäß der in Analyt Chenu Band 41 (1969), Seite 1243, beschriebenen Technik. Der aus der Gaschromatographiekolonne austretende Ge(OH3H7)4-Dampf diffundiert dann in ein poröses Silicatrohr durch Jie innere Oberfläche und gleichzeitig diffundiert Wasserdampf in das Rohr durch die äußere Oberfläche. Die thermische Zersetzung entsprechend: 5Highly pure GeCl 4 of 99.999% should be used. The Ge (OC 3 H 7 ^ is further purified by means of a gas chromatography column according to the technique described in Analyt Chenu Volume 41 (1969), page 1243. The Ge (OH 3 H 7 ) 4 vapor emerging from the gas chromatography column then diffuses into it porous Silicatrohr by J about the inner surface and at the same time, water vapor diffuses into the tube through the outer surface, the thermal decomposition in accordance with:. 5

2 H2O + Ge(OC3H7), > GeO2 + 4 C3H7OH2 H 2 O + Ge (OC 3 H 7 ), > GeO 2 + 4 C 3 H 7 OH

ei gibt einen Niederschlag von GeO?, dessen Konzentration in den Poren radial in Richtung auf die äußere io Oberfläche abfällt Diese Röhre wird dann sehr langsam auf 9500C erhitzt Sie wird bei dieser Temperatur gehalten, bis sie durchsichtig wird, was die Verdichtung anzeigt, und zur Faser ausgezogen.ei gives a precipitate of GeO?, the concentration of which in the pores drops radially towards the outer surface. This tube is then heated very slowly to 950 ° C. It is kept at this temperature until it becomes transparent, which indicates the compression, and drawn out to the fiber.

Beispiel 5Example 5

Dieses Beispiel betrifft die Abscheidung einer Füllmasse durch Niederschlagsbildung durch Umsetzung zwischen zwei Lösungen innerhalb der Poren eines Vorformlings. Hochreines Al2O3, das gaschromatographisch gereinigt sein kann wie im Beispiel 2, wird in NaOH gelöst Die Lösung wird in eine poröse Röhre gegeben. Eine verdünnte HCl wird um die Außenseite der Röhre gebracht Wenn sich die beiden Lösungen innerhalb der Poren berühren, wird Al(OH)3 ausgefällt Durch Einstellung des Unterschieds der hydrostatischen Drucke und der 20 Konzentration als Funktion der Zeit kann die radiale Veränderung der Füllmasse eingestellt werden. Sobald die gewünschte Füllmassen-Konzentration — 10 Mol-% Al(OH)3 — erreicht ist, wird der Vorformling gewaschen, zunächst mit verdünnter HCl, um alle restlichen Natriumionen zu entfernen, dann mit destilliertem Wasser, das mittels eines feinporigen Filters von allen streuenden Teilchen gereinigt worden ist. Der Vorformling ist damit bereit zum Trocknen, Porenschließen, Verdichten und Ausziehen der Faser. 25This example relates to the deposition of a filling compound through the formation of precipitates through reaction between two solutions within the pores of a preform. Highly pure Al 2 O 3 , which can be purified by gas chromatography as in Example 2, is dissolved in NaOH. The solution is placed in a porous tube. A dilute HCl is brought around the outside of the tube. When the two solutions come into contact within the pores, Al (OH) 3 is precipitated.By adjusting the difference in hydrostatic pressures and the concentration as a function of time, the radial change in the filling mass can be adjusted . As soon as the desired filling compound concentration - 10 mol% Al (OH) 3 - has been reached, the preform is washed, first with dilute HCl to remove all remaining sodium ions, then with distilled water, which is removed from all scattering by means of a fine-pored filter Particle has been cleaned. The preform is then ready to dry, close pores, compress and draw out the fiber. 25th

Claims (11)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Verfahren zur Herstellung von Leitern für optische Signale, bestehend aus einem Kern mit einer Oberzugsschicht, deren Brechungsindex kleiner ist als der des Kerns, durch Ziehen eines Vorformlings aus1. Process for the production of conductors for optical signals, consisting of a core with a Cover layer, the refractive index of which is lower than that of the core, by drawing a preform der Schmelze eines Glases des pseudoternären Systemsthe melt of a glass of the pseudo-ternary system Ä,O · B2O3 · QO2,Ä, O · B 2 O 3 · QO 2 , worin R,O ein Alkali-, Erdalkali- und/oder Schwermetalloxid, χ die Zahl 1 oder 2 und QO2 Silicium- oder to Germaniumoxid bedeuten, das im geschmolzenen Zustand eine Mischungslücke hat, worauf der Vorformling bei einer Temperatur von 500 bis 6000C getempert wird, bis sich zwei Phasen mit MikroStruktur gebildet haben, worauf dieser Vorformling mit einer sauren, wäßrigen Lösung zum selektiven Herauslösen der SiO2-ärmeren Phase behandelt, anschließend gewaschen, getrocknet, zum Schließen der Poren erhitzt und schließlich zur Faser ausgezogen wird, dadurch gekennzeichnet, daß der durch Herauslösen der SiOi-ärmeren Phase poröse Vorformling einer Behandlung unterworfen wird, um die Oxidationsstufe wenigstens einer der darin enthaltenen Übergangsmetall-Verunreinigungen zu ändern, worauf in die Poren, bevor der poröse Vorformling nach dem Trocknen auf Temperaturen von 700 bis 9500C erhitzt wird bis sich die Poren geschlossen haben, Füllmassen eingebracht werden.where R, O is an alkali, alkaline earth and / or heavy metal oxide, χ the number 1 or 2 and QO 2 is silicon or germanium oxide, which has a miscibility gap in the molten state, whereupon the preform is at a temperature of 500 to 600 0 C is tempered until two phases with microstructure have formed, whereupon this preform is treated with an acidic, aqueous solution to selectively dissolve the SiO2-poorer phase, then washed, dried, heated to close the pores and finally drawn into fibers, thereby characterized in that the preform, which is porous due to the leaching out of the SiOi-poorer phase, is subjected to a treatment in order to change the oxidation state of at least one of the transition metal impurities contained therein, whereupon into the pores before the porous preform is dried to temperatures of 700 to 950 0 C is heated until the pores have closed, filling compounds are introduced. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Glasschmelze ein Oxidationsmittel zugesetzt wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the glass melt has an oxidizing agent is added. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorformling vor dem Einlegen in das Mineralsäurebad 10 min lang in eine 15 gew.-°/oige wäßrige NH4F - HF-Lösung eingetaucht wird.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the preform is immersed in a 15 wt .-% aqueous NH 4 F - HF solution for 10 minutes before being placed in the mineral acid bath. 4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der poröse Vorformling nach dem an die Säurebehandlung anschließenden Waschen mit einem Lösungsmittel für kolloidales Siliciumdioxid für die Dauer von 1 bis 4 h behandelt wird.4. The method according to claim 1 to 3, characterized in that the porous preform according to the Subsequent washing with a solvent for colloidal silica for the acid treatment Duration of 1 to 4 hours is treated. 5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der poröse Vorformling auf eine Temperatur, die 100 bis 300° C unter der Temperatur der thermischen Verdichtung liegt erwärmt wird.5. The method according to claim 1 to 4, characterized in that the porous preform on a Temperature that is 100 to 300 ° C below the temperature of thermal compression is heated. 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der poröse Vorformling zunächst für die Dauer von 15 bis 50 h auf eine Temperatur von 500 bis 7000C und anschließend auf eine Temperatur von 700 bis 950° C erhitzt wird.6. The method according to claim 5, characterized in that the porous preform is first heated to a temperature of 500 to 700 0 C and then to a temperature of 700 to 950 ° C for a period of 15 to 50 h. 7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der poröse Vorformling vor dem letzten Erhitzen in eine wäßrige Lösung von Füllmassen-Verbindungen, die beim anschließenden Erhitzen in den Brechungsindex des porösen Vorformlings beeinflussende Oxide übergehen, eingetaucht wird.7. The method according to claim 1 to 6, characterized in that the porous preform before the last Heating in an aqueous solution of filler compounds, which in the subsequent heating in the Refractive index of the porous preform influencing oxides pass over, is immersed. 8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der wäßrigen Lösung die Füllmassen-Verbindüngen in Mengen von 5 bis 30 Gew.-°/o, bezogen auf das Gewicht des porösen Vorformlings, zugesetzt werden.8. The method according to claim 7, characterized in that the aqueous solution, the filler compounds in amounts of 5 to 30% by weight, based on the weight of the porous preform will. 9. Verfahren nach Anspruch 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die in die Poren des porösen Vorformlings eindiffundierten Füllmassen-Verbindungen in den Poren ausgefällt werden.9. The method according to claim 7 and 8, characterized in that the in the pores of the porous preform diffused filler compounds are precipitated in the pores. 10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Füllmasse unmittelbar an der Oberfläche des porösen Vorformlings abgeschieden und der Vorformling anschließend bis ein Teil der abgeschiedenen10. The method according to claim 9, characterized in that the filling compound directly on the surface of the porous preform deposited and the preform then deposited up to a portion of the Füllmasse tiefer in den porösen Vorformling eingedrungen ist, erwärmt wird.Filling compound has penetrated deeper into the porous preform, is heated. 11. Verfahren nach Anspruch 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Teil der in dem porösen Vorformling gleichmäßig verteilten Füllmasse, der sich nahe der äußeren Oberfläche des porösen Vorformlings abgelagert hat, teilweise wieder herausgelöst wird.11. The method according to claim 7 to 9, characterized in that the part of the in the porous preform evenly distributed filling compound, which is located near the outer surface of the porous preform has deposited, is partially dissolved out again.
DE19742420558 1973-04-27 1974-04-27 Process for the manufacture of conductors for optical signals Expired DE2420558C2 (en)

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Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5243648B2 (en) * 1974-10-21 1977-11-01
AU506281B2 (en) * 1975-03-18 1979-12-20 Litovitz, Theodore A. Producing strengthened glass structural member
CA1063352A (en) * 1975-03-18 1979-10-02 Pedro B. Macedo Method for producing an impregnated waveguide
GB1550820A (en) * 1975-07-04 1979-08-22 Standard Telephones Cables Ltd Optical fibre manufacture
FR2368444A1 (en) * 1976-10-19 1978-05-19 Thomson Csf METHOD OF MANUFACTURING GLASS FIBERS WITH A RADIAL GRADIENT OF REFRACTION INDEX, FOR THE GUIDANCE OF OPTICAL WAVES
CA1083183A (en) * 1976-12-30 1980-08-05 Mrinmay Samanta Joint doping of porous glasses to produce materials with high modifier concentrations
FR2427621A1 (en) * 1978-05-30 1979-12-28 Thomson Csf LOW ATTENUATION OPTICAL FIBER MANUFACTURING PROCESS, AND OPTICAL FIBER OBTAINED BY THIS PROCESS
US4263031A (en) * 1978-06-12 1981-04-21 Corning Glass Works Method of producing glass optical filaments
US4302231A (en) * 1979-01-29 1981-11-24 Pedro Manoel Buarque De Macedo Method of producing a glass article having a graded refractive index profile of a parabolic nature
ZA81161B (en) * 1980-01-28 1982-08-25 Pilkington Brothers Ltd Optical glass fibres and methods of forming such fibres
CA1172045A (en) * 1980-09-16 1984-08-07 Shiro Kurosaki Process for the production of an optical glass article
DE3123024A1 (en) * 1981-06-10 1983-01-05 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Process for the preparation of high-purity silicon dioxide for optical fibres
JPS5884143A (en) * 1981-11-10 1983-05-20 Natl Inst For Res In Inorg Mater low expansion glass composition
JPS58199747A (en) * 1982-05-14 1983-11-21 Hoya Corp Manufacture of glass body having gradient of refractive index
CH658644A5 (en) * 1984-04-12 1986-11-28 Battelle Memorial Institute PROCESS FOR PRODUCING PREFORMS FOR OPTICAL FIBERS.
US4605632A (en) * 1984-10-24 1986-08-12 Corning Glass Works Glass for tungsten-halogen lamps
DE3741393A1 (en) * 1987-12-07 1989-06-15 Siemens Ag Process for producing shaped bodies comprising highly pure SiO2
US9393760B2 (en) 2013-02-28 2016-07-19 Corning Incorporated Laminated glass articles with phase-separated claddings and methods for forming the same

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2106744A (en) * 1934-03-19 1938-02-01 Corning Glass Works Treated borosilicate glass
GB1279465A (en) * 1968-10-25 1972-06-28 Nippon Selfoc Co Ltd Production of light-conducting fibres

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